JP2010014544A

JP2010014544A - 外ばね方式のプローブピンの製造方法

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Publication number: JP2010014544A
Application number: JP2008174702A
Authority: JP
Inventors: Masashi Okuma; 真史大熊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-01-21

Abstract

【課題】ソケットに固定しない単独状態で取り扱うことが可能な外ばねプローブを容易に製造する方法を提供する。
【解決手段】第一および第二の金型を主軸方向に近接させて、摺動部を筒体部の中空部に挿入する挿入工程と、第一および第二の金型を主軸方向にさらに近接するように加圧して、バレル前駆体の開口端部と第一の金型のテーパー部とを接触させて、このテーパー部の形状に合わせて開口端部を変形させて開口を部分的に閉塞して部分閉塞部を形成することでバレル前駆体をバレルとする閉塞工程と、第一および第二の入子を離間させて、これらの入子に接触していたコイルスプリングをプランジャー突出部に接触させ、コイルスプリングの弾性回復力によりバレルから離間する方向に付勢されるプランジャーが部分閉塞部によって係止される外ばねプローブを形成する取出し工程とを備える。
【選択図】図１３

Description

本発明は、半導体集積回路（ＩＣ）等の電子部品の電気的特性を測定し、検査するための電子部品検査用部品に関し、詳しくは、半導体デバイス、特に半導体集積回路等の電子部品における導通などの電気特性の測定に使用される異方性導電性部材およびこれに用いられるプローブピンに関する。

半導体集積回路等の電子部品の各種電気特性の検査を行うためにプローブピンを備える検査装置が使用されている。プローブピンの一方の端部を検査装置の配線基板に接触させ、他方の端部を半導体集積回路等の電子部品の被検査対象、具体的には半田ボールやバンプなどに接触させる。そして、このプローブピンを介して半導体集積回路等の電子部品と検査装置との間で電気信号のやり取りを行い、検査が行われる。

このプローブピンの一般的構成は以下のとおりである。バレルと呼ばれる本体となる金属管の内部に、測定用基板と接触するためのプランジャーと、検査対象に固定されたはんだボールと接触するためのプランジャーと、双方のプランジャーによって挟持されるコイル状スプリング（以下「コイルスプリング」という。）とが配置され、バレルの両端が部分的に閉塞されることで上記バレル内の各要素はバレル内部に保持されている。

このコイルスプリングによって配線基板や被検査対象に対してプランジャーは押し付けられることにより、接触抵抗が少なくなるとともに検査中の接触状態の変動が抑えられて、検査結果の信頼性が高められている。

このため、コイルスプリングが適切な弾性反発力を有することは重要であり、その素材も常温ではピアノ線（ＳＷＰ）、バーンイン及びその他耐環境試験等における高温ではバネ用ステンレス鋼（ＳＵＳ３０２、ＳＵＳ３０４）、特に１３０℃以上の高温では、コバルト・ニッケル・クロム線が使用されている。

一方、半導体集積回路等の電子部品が更に小型化・高密度化し、端子のピッチ間隔がさらに狭くなる傾向にある。このため、被検査対象である半導体集積回路等の電子部品の接続端子間距離は、０．５ｍｍから０．３ｍｍに推移する傾向にある。このように狭ピッチ化が進むとバレル径を細くする必要があり、これに伴いバレル内に配置されるスプリングを構成する線材の径も細くせざるを得ない。このため、適切な弾性反発力を得るためにはスプリング巻回数を増やす必要が生じ、その結果プローブピンが長くなってインダクタンス成分が大きくなり、高周波特性の劣化をもたらす。近年高周波特性の検査が重要になってきていることから、この点は特に重要視されてきている。

こうした流れを背景として、図１７に示されるようなコイルスプリングをバレルの外側に配置する構造のプローブピン（以下、「外ばねプローブ」という。）が提案されているが、図１７に示されるような構造の外ばねプローブは、コイルスプリングの弾性反発力によってプランジャーがバレルから容易に抜け出してしまうため、外ばねプローブをソケットで挟み込む構造とする必要がある。このため、外ばねプローブのみを独立で取り扱うことができない。

そこで、特許文献１には、開口端と閉止端を有するバレルであって、閉止端から延設される先端部と、バレルから半径方向外側に拡がり、ばねを支持する面と、を有するバレルと、プランジャーであって、一端にある先端部と、プランジャーから半径方向外側に拡がり、ばねを支持する面と、先端部の反対方向に延設されるステムと、先端部の反対方向にステムから延設されると共に前記バレルの内部に滑動可能に係合される支持部であって、ステムより太くなっている支持部と、支持部と先端部との間において、プランジャーから半径方向外側に向い且つ支持部の方に向って延設される面であって、バレルとプランジャーの圧縮の間にバレルの開口端と係合して、支持部をバレル内に保持するように開口端を半径方向内側に曲げる面と、を有するプランジャーと、２つのばねを支持する面の間に挟まれると共にバレルとプランジャーを付勢するバレルを包囲するばねと、を有するばねプローブが開示されている。

特許文献１に係る外ばねプローブでは、図１８に示されるように、プランジャーにおけるコイルスプリングを保持するための突出部のバレルに対向する側に、テーパー部が設けられている。外ばねプローブを組み立てる場合には、開口端が開放状態にあるバレルにプランジャーの一部を挿入し、さらにバレルに対して押し付ける。そうすると、このテーパー部がバレルの開口端に当接され、テーパー部の形状に合わせて開口端が変形して部分的に閉塞され、プランジャーがバレルから抜け出すことが抑制された構造が得られる。
特許第３２１０６４５号公報

しかしながら、通常、プローブピンとして高い導電性を実現するために、プランジャーとバレルはリン青銅やベリリウム銅など導電性の良い金属が使われる。このため、プランジャーとバレルは硬度がほぼ等しい材質で構成されることとなり、この方法でバレルの開口端を部分的に閉塞させようとしても、開口端のみならずプランジャー突出部に設けられたテーパー部も変形してしまう。このため、開口端が期待どおりに変形せず、プランジャーがバレルから抜け出してしまう場合もある。特に、狭ピッチ化に対応して外ばねプローブに許容される外径が小さくなると、プランジャー突出部も小さくなる。この場合にはテーパー部の強度を十分に高める構造をとることが困難となり、テーパー部の変形が著しくなってしまう。

また、プランジャー突出部に先端ほど径が大きくなるテーパー形状、つまり逆テーパー形状を形成する加工は、プランジャーが一体である場合、プランジャー突出部が別部材である場合のいずれであっても、容易でない。

そこで、本発明は、プランジャーとバレルとコイルスプリングとからなる外ばねプローブについて、バレルに対して摺動可能に一部が挿入されたプランジャーがバレルから抜け出すことが抑制された構造を容易に製造することが可能な製造方法およびそのための金型を提供することを課題とする。

上記課題を達成するために提供される本発明の外ばねプローブの製造方法は、はんだボールと接触するための導電性のプランジャー、このプランジャーが部分的に摺動可能に挿入され測定用基板と接触するための導電性のバレル、およびこのプランジャーとバレルとの間でこれらが離間するように付勢されて配置されるコイルスプリングからなる外ばねプローブを、対向配置される第一の金型および第二の金型を用いて製造する製造方法であって、外ばねプローブのプランジャーは、柱状の支持部と、この支持部の一方の端部の外側面から突出しプランジャーの最大外径をなす板状のプランジャー突出部と、このプランジャー突出部の支持部と反対側に形成されはんだボールと接触するための接触部と、支持部の他方の端部に形成され外径が支持部の外径よりも大きな柱状の摺動部とを備え、各部は同一軸上に形成され、外ばねプローブのバレルは、少なくとも1つの開口を持つ中空部を有する筒状であって、その開口からプランジャーの摺動部がこの中空部の内側面を摺動面とするように挿入された筒体部と、この筒体部の開口縁に延接されて開口を部分的に閉塞し、挿入された摺動部が中空部から分離することを防ぐ部分閉塞部と、この筒体部の測定用基板に対向する側の端部に形成され測定用基板と接触するためのバレル底部と、このバレル底部の外側面から突出し、その突出外径がバレルの最大外径をなすバレル突出部とを備え、外ばねプローブのコイルスプリングは、プランジャー突出部とバレル突出部との間に支持部および筒体部を内包するように配置され、第一の金型は、第二の金型に対する近接・離間移動の方向である主軸方向と垂直な方向に開閉動作可能な第一の入子と第二の入子とを備え、この第一および第二の入子は、その合わせ面を閉じることで形成され、支持部の外径よりも大きく筒体部の外径よりも小さな内径を有する貫通孔と、この貫通孔の第二の金型に対向する側の開口部に筒体部の外径よりも大きな開口端径を有するテーパー部とを備え、貫通孔の内側面の主軸方向の長さが支持部の主軸方向の長さよりも短くなるようにテーパー部の貫通孔内の端部は形成され、第二の金型は、第一の金型に対向する側の面の貫通孔に対向部分に、バレルの部分閉塞部が開口を閉塞せず筒体部の内側面の内径とバレルの開口端部径とが同一となっている以外はバレルと同一の構造を有するバレル前駆体の載置するための、バレル底部に対応する形状の凹部を備え、第一および第二の金型を離間させた状態で、そのバレル突出部上にコイルスプリングが載置されたバレル前駆体を、第二の金型の凹部内にバレル前駆体のバレル底部が配置されるように、第二の金型上に載せ置く載置工程と、支持部の少なくとも一部が第一および第二の入子の間にあるようにプランジャーを配置し、第一および第二の入子を閉じて支持部の少なくとも一部を貫通孔内に収容し、第二の金型に対向する側と反対側の面側の貫通孔の開口周縁部上にプランジャー突出部を載置することで、プランジャーをバレル前駆体の上方に保持する保持工程と、第一および第二の金型を主軸方向に近接させて、摺動部を筒体部の中空部に挿入する挿入工程と、第一および第二の金型を主軸方向にさらに近接するように加圧して、バレル前駆体の開口端部と第一の金型のテーパー部とを接触させて、このテーパー部の形状に合わせて開口端部を変形させて開口を部分的に閉塞して部分閉塞部を形成することでバレル前駆体をバレルとする閉塞工程と、第一および第二の入子を離間させて、プランジャー、バレル、およびコイルスプリングからなる外ばねプローブを前記金型から取り出す取出し工程とを備える。

上記の製造方法において、第一の金型は、その第二の金型に対向する側の面におけるテーパーの周縁部に、コイルスプリングを収容する円環状の凹部を備え、閉塞工程ではこの円環状凹部にコイルスプリングが収容されるようにしてもよい。

また、第二の金型には吸気孔が設けられ、この吸気孔を塞ぐように載置されたバレル前駆体は、この吸気孔からの気体吸引によってこの第二の金型に対して固定されるようにしてもよい。

また、本発明は、その一態様として、上記の外ばねプローブの製造方法を行うための金型をも提供する。主軸方向に対向配置される第一の金型および第二の金型からなり、第一の金型は、主軸方向と垂直な方向に開閉動作可能な第一の入子と第二の入子とを備え、この第一および第二の入子は、その合わせ面を閉じることで形成され、プランジャーにおける外径がもっとも小さくバレルに部分的に挿入可能とされる支持部の外径よりも大きく、バレルにおけるプランジャーの一部が挿入される部位である筒体部の外径よりも小さな内径を有する貫通孔と、この貫通孔の第二の金型に対向する側の開口部に筒体部の外径よりも大きな開口端径を有するテーパー部とを備え、貫通孔の内側面の主軸方向の長さが支持部の主軸方向の長さよりも短くなるようにテーパー部の貫通孔内の端部は形成され、第二の金型は、第一の金型に対向する側の面の貫通孔に対向部分に、外ばねプローブを構成するバレルが測定用基板と接触するための部位であるバレル底部に対応する形状の凹部を備える。

本発明に係る製造方法によれば、プランジャーとバレルとは入れ子が作るテーパーによってバレル前駆体の開口端が変形して一体化される。このため、プランジャーに逆テーパー構造を有させることなく、ソケットに固定させることなく単独で取り扱いが可能な外ばねプローブを容易に製造することができる。

また、ソケットに固定させることが不要となったことから、外ばねプローブのプランジャーにおける接触部の外径はプランジャー突出部の外径と同一とすることが可能となる。このため、プランジャーの形状が簡素化され、生産性が向上する。また、はんだボールにおけるプランジャーの接触部と接触する部位をよりはんだボールの先端から離れた位置にすることができるため、検査におけるはんだボールのダメージを最小限にすることができる。したがって、本発明に基づき製造された外ばねプローブを用いることにより、はんだボールを有する検査対象、具体的にはＩＣパッケージなどの品質を高めることが可能となる。

以下、本発明に係る実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
１．外ばねプローブおよびこれを用いた異方性導電部材
図１は、本発明に係る製造方法により製造された外ばねプローブの構造が弾性を有する板状部材に埋設されてなる異方性導電部材を概念的に示す部分断面図である。
異方性導電部材０１００は、測定用基板０１０１上で、ＩＣパッケージなどの測定対象物に固定されたはんだボール（図示せず）との間に配置されるものである。

異方性導電部材０１００は、弾性を有し、主面方向に開口した板状部材貫通孔０１０２を有する絶縁性の板状部材０１０３を備える。ここで、「主面」とは、板状部材０１０３の最大の面積をなす面およびその面の反対側の面であり、具体的には、はんだボールに対向する面（以下「上面」ともいう。）０１０４および測定用基板に対向する面（以下「下面」ともいう。）０１０５を意味する。本実施形態では、図１に示されるように、板状部材貫通孔０１０２の開口径および内径はほぼ同一であるが、上面０１０４側の径が下面０１０５側の径よりも小さくなっていてもよい。板状部材０１０３の典型的素材はゴムであって、このほか、エラストマーを用いてもよい。その物理特性は、ゴム硬度で表現すれば、概ね４０〜６０度である。

この板状部材貫通孔０１０２には、外ばねプローブ０１０６が部分的に埋設されている。外ばねプローブ０１０６は、はんだボールと接触するための導電性のプランジャー０１０７と、このプランジャー０１０７が部分的に摺動可能に挿入され、測定用基板０１０１と接触するための導電性のバレル０１０８と、このプランジャー０１０７とバレル０１０８との間でこれらが離間するように付勢されて配置されるコイルスプリング０１０９から構成される。また、外ばねプローブ０１０６は、板状部材貫通孔０１０２内に部分的に埋設されている。

プランジャー０１０７およびバレル０１０８を構成する材料は導電性であればいかなるものを試用してもよいが、高い導電性と加工性、さらには耐久性を考慮すれば、プローブピンに一般的に使用されているリン青銅やベリリウム銅を用いることが好ましい。またコイルスプリング０１０９の構成材料は、公知のピアノ線などを使用すればよい。

プランジャー０１０７は、柱状、本実施形態では円柱状の支持部０１１０と、はんだボールに対向する側（以下、「上側」ともいう。）の端部に板状、本実施形態では円盤状のプランジャー突出部０１１１を備える。このプランジャー突出部の上側（はんだボールに対向する側）には、はんだボールと接触するための接触部０１１２が設けられている。この接触部０１１２の形状は、従来技術に係るプランジャーに用いられるいかなる形状であってもよい。好ましい形状は図１にも示されるクラウン形状である。
さらに、支持部０１１０の測定用基板に対向する側（以下「下側」ともいう。）の端部に形成された柱状、本実施の形態では円柱状の摺動部０１１３が設けられている。

すなわち、プランジャー０１０７は、上側から、接触部０１１２、プランジャー突出部０１１１、支持部０１１０、および摺動部０１１３から構成されている。各部は、同一軸上に形成され、かつ、プランジャー突出部０１１１の外径＞摺動部０１１３の外径＞支持部０１１０の外径となっている。また、板状部材貫通孔０１０２内に埋設された外ばねプローブ０１０６のプランジャー０１０７は上記の軸方向に移動することが可能とされている。

本実施形態に係るバレル０１０８は、上側から、部分閉塞部０１１４、筒体部０１１５、バレル底部０１１６、およびバレル突出部０１１７から構成される。以下に各部について説明する。

筒体部０１１５は、本実施形態では1つの開口を持つ中空部０１１８を有する筒状、本実施形態では円筒状であって、その開口からプランジャー０１０７の摺動部０１１３が中空部０１１８の内側面を摺動面として摺動部０１１３の軸方向に摺動するように挿入されている。したがって、中空部０１１８の内側面が作る径は、プランジャー０１０７の摺動部０１１３の外径よりもやや（おおむね２０〜５０μｍ）大きくなっている
部分閉塞部０１１４は、筒体部０１１５の開口縁に延接されて開口を一部閉塞し、挿入された摺動部０１１３が中空部０１１８から分離することを防止している。

バレル底部０１１６は、下側（測定用基板に対向する側）の端部に設けられ測定用基板０１０１と接触するためのものであって、本実施形態では筒体部０１１５の閉塞端をなしている。本実施形態では、図１に示されるように、使用状態において測定用基板０１０１の電極０１１９と直接接触する突起状のバレル接触部０１２０が設けられている。

バレル突出部０１１７は、バレル底部０１１６の外側面から、例えばフランジ状に突出する部分である。バレル突出部０１１７の突出外径は、板状部材０１０３の板状部材貫通孔０１０２の測定用基板側（下側）の開口径よりも大きくなっている。このため、図１に示されるように異方性導電部材０１００が測定用基板０１０１上に設置された状態では、バレル突出部０１１７の厚みおよびそのバレル０１０８の最底部からの高さに応じて、弾性を有する板状部材０１０３の板状部材貫通孔０１０２の下側の開口端は圧縮するように変形し、この弾性反発力によってバレル０１０８は測定用基板０１０１に押し付けられる。このため、外ばねプローブ０１０６はバレル接触部０１２０を支点として固定された状態となる。

コイルスプリング０１０９は、プランジャー０１０７のプランジャー突出部０１１１における支持部０１１０側（下側）の面とバレル０１０８のバレル突出部０１１７との間で、プランジャーの支持部０１１０および筒体部０１１５を内包するように配置されている。なお、前述のように、コイルスプリング０１０９は、プランジャー０１０７とバレル０１０８との間でこれらが離間するように付勢されているが、バレル０１０８の中空部０１１８を上下方向に摺動するプランジャー０１０７の摺動部０１１３は、部分閉塞部０１１４に係止されることによって上側への移動が制限されるため、バレル０１０８からプランジャー０１０７が抜け出ることはない。

このように、異方性導電性部材０１００が測定用基板０１０１上に設置された状態では、板状部材０１０３によってバレル０１０８は測定用基板０１０１に押し付けられ、このバレル０１０８の部分閉塞部０１１４によってプランジャー０１０７の上側の移動は規制される。このため、板状部材０１０３の板状部材貫通孔０１０２の開口部分は特に開口径が狭められていなくとも、外ばねプローブ０１０６が板状部材０１０３から脱落することはない。

また、図１に示されるように、プランジャー０１０７が最も上側にある状態でも、プランジャー突出部０１１１の外側面は板状部材０１０３の板状部材貫通孔０１０２の内側面に対向している。このような状態にあることにより、接触部０１１２にはんだボールが接触したときに、外ばねプローブ０１０６とはんだボールとの中心軸ずれに起因して外ばねプローブ０１０６に軸倒れ方向の力が加わっても、プランジャー突出部０１１１の外側面と板状部材０１０３の板状部材貫通孔０１０２の内側面とが接触し、内側面の変形に基づく弾性反発力によって外ばねプローブ０１０６の軸倒れは規制される。

しかも、図２に示されるように、バレル接触部を支点として、外ばねプローブ全体が板状部材貫通孔内で傾くことができる。このとき、プランジャーのプランジャー突出部の外側面およびバレルのバレル突出部において接触する弾性を有する板状部材からの弾性反発力と軸倒れをもたらす力が相殺されるように、軸倒れをもたらす力の程度に応じて外ばねプローブの倒むき角は変化することができる。このため、外ばねプローブが小型化して支持部の径が細くなっても、プランジャーの支持部の座屈のような致命的な状態に至ることが防止される。

なお、上記の外ばねプローブでは、プランジャーの接触部をなすクロスカットの外縁部はプランジャー突出部の外縁部と一体化しているが、クロスカットの外縁部とプランジャー突出部の外縁部とが一体化せず、結果的にクロスカットの外縁部の周縁に平坦な領域（テラス）が延設されていてもよい。

また、図３に示されるように、プランジャー突出部のコイルスプリングに対向する側の面に外縁部側の肉厚が薄くなるような段差を設け、この段差部分にコイルスプリングが配置されるようにすると、コイルスプリングのプランジャーに対する接触状態が固定される。このため、コイルスプリングがプランジャーから脱離する事態になりにくく、好ましい。

このほか、バレルの筒体部の内側面はプランジャーと接触するため、めっき、例えばニッケルめっきが施されて表面が硬質かつ平滑化されていることが好ましい。このめっき作業においてめっき液が筒体部の中空部に供給されやすいように、バレル側面に貫通孔を設けたり、図４のように、バレル底部に貫通孔を設けたりしてもよい。

さらに、図５に示されるように、バレルの突出部は筒体部と別体でもよい。また、別体の突出部は絶縁部材であってもよい。突出部の外径が大きく、隣接する突出部と接触する恐れがある場合は、むしろ突出部は筒体部とは別体とし、絶縁部材を用いることが望ましい。加えて、プランジャー突出部がフランジ状に支持部の上側端部から突出していて、この部分がプランジャーの他の部分と別体で構成されていてもよい。

２．外ばねプローブの製造方法
次に、本発明に係る外ばねプローブの製造方法を説明する。
（１）金型構造
本発明に係る製造方法では、以下の構造を有する金型を使用する。この金型は主軸方向に対向配置される第一の金型および第二の金型からなり、それぞれ次の構成を有する。ここで、「主軸方向」とは、第一の金型および第二の金型が取り付けられる成形装置において最大の加圧力を発生させることができる方向であり、この主軸方向に沿って、これらの金型は近接したり離間したりする移動を行う。

第一の金型は、主軸方向と垂直な方向に開閉動作可能な第一の入子と第二の入子とを備える。図６はこの第一および第二の入子を概念的に示したものである。第一の金型０６０１が備える第一の入子０６０２および第二の入子０６０３は、その合わせ面を閉じることで形成され、支持部の外径よりも大きく筒体部の外径よりも小さな内径を有する貫通孔０６０４を備える。また、この貫通孔０６０４の第二の金型に対向する側の開口部に筒体部の外径よりも大きな開口端径を有するテーパー部０６０５をも備える。そして、貫通孔０６０４の内側面の主軸方向の長さが支持部の主軸方向の長さよりも短くなるようにテーパー部０６０５の貫通孔０６０４内の端部は形成されている。

第二の金型は、第一の金型に対向する側の面の貫通孔に対向部分に、バレルの部分閉塞部が開口を閉塞せず筒体部の内側面の内径とバレルの開口端部径とが同一となっている以外はバレルと同一の構造を有するバレル前駆体の載置するための、バレル底部に対応する形状の凹部を備える。

図７は、第二の金型にバレル前駆体およびコイルスプリングが載置された状態を概念的に示す部分断面図であり、バレル前駆体０７０２およびコイルスプリング０７０３が載置された第二の金型０７０１には、バレル底部０７０４をその内部に収容することが可能な凹部０７０５が形成されている。

図８および９は、第二の金型の変形例を概念的に示す部分断面図である。図８では、凹部の周縁にバレル突出部の少なくとも一部を収容することが可能な（図においてはその全体が収容可能とされている。）第二の凹部も形成されている。バレル底部は測定用基板に対する接触状態の安定の観点から例えば半球状など自立しにくい形状とされる場合もあるため、バレル突出部の測定用基板側の面で第二の金型に接触させることが好ましい。図９では、さらにバレル前駆体の第二の金型への固定を安定化させるために、第二の凹部には吸気孔が設けられ、バレル突出部はこの吸気孔を塞ぐように載置される。このように載置されることで、この吸気孔からの気体吸引によってバレル前駆体は第二の金型に対して確実に固定されることになる。

（２）製造工程
続いて、上記の金型を用いた外ばねプローブの製造方法を構成する各工程について説明する。

Ａ）載置工程
まず、第一および第二の金型を離間させた状態で、そのバレル突出部上にコイルスプリングが載置されたバレル前駆体を、第二の金型の凹部内にバレル前駆体のバレル底部が配置されるように、第二の金型上に載せ置く。この載置工程の終了状態を概念的に示しているのが図７〜９である。

Ｂ）保持工程
次に、支持部の少なくとも一部が第一および第二の入子の間にあるようにプランジャーを配置する。そして、第一および第二の入子を閉じて支持部の少なくとも一部を貫通孔内に収容し、さらに、第二の金型に対向する側と反対側の面側の貫通孔の開口周縁部上にプランジャー突出部を載置することで、プランジャーをバレル前駆体の上方に保持する。

この工程を概念的に示したのが図１０および１１である。図１０左図は、第一および第二の入子が開放された状態にある第一の金型にプランジャーが図の上方から近接している状態が示されている。図１０右図は、所定の位置までプランジャーが近接した後、第一および第二の入子が当接するように移動しようとしている状態を示している。図１１は、第一および第二の入子が閉じられて貫通孔が形成され、その内部にプランジャーの支持部の少なくとも一部が収容された状態で、第二の金型に対向する側と反対側の面側（図面では上側）の貫通孔の開口周縁部にプランジャー突出部が載置されている状態を示している。

Ｃ）挿入工程
続いて、第一および第二の金型を主軸方向に近接させて、摺動部を筒体部の中空部に挿入する。この工程を概念的に示したのが図１２である。図１２左図は、載置工程から挿入工程に移行した直後の状態を示しており、第一の金型が、プランジャーを載置した状態で、主軸方向第二の金型に近接する側に移動し始めている。図１２右図は、第一の金型と第二の金型との間隙が狭まり、コイルスプリングが第一の金型の第二の金型に対向する側の面（図では下面）に接触するとともに、バレル前駆体の筒体部の中空部にプランジャーの摺動部が挿入されている状態を示している。

Ｄ）閉塞工程
さらに、第一および第二の金型を主軸方向に近接するように加圧して、バレル前駆体の開口端部と第一の金型のテーパー部とを接触させて、このテーパー部の形状に合わせて開口端部を変形させて部分的に閉塞して部分閉塞部を形成することでバレル前駆体をバレルとする。

この工程を概念的に示したのが図１３である。図１２に示される状態よりもさらに第一の金型と第二の金型との間隙が狭まり、第一の金型のテーパー部にバレル前駆体の筒体部の開口端部が接触し、このテーパー部の形状に合わせて開口端部が変形し、その結果開口部が部分的に閉塞されて部分閉塞部が形成された状態を示している。この状態になると、もはや挿入されたプランジャーの摺動部は筒体部の中空部から抜け出ることはできない。

Ｅ）取出し工程
最後に、第一および第二の入子を離間させて、プランジャー、バレル、およびコイルスプリングのそれぞれを自由な状態として、これらからなる外ばねプローブを金型から取り出す。

この工程を概念的に示したのが図１４である。図１４左図は、閉塞工程から取出し工程に移行した直後の状態を示しており、第一の金型における二つの入子が互いに離間するように移動し始めている。図１４右図は、第一の金型の二つの入子が所定の開放位置まで移動したことによって、これらの入子に接触していたコイルスプリングがその弾性回復力によってプランジャー突出部に接触し、このためプランジャーはバレルから離間する方向に付勢されるが、閉塞工程によって形成された部分閉塞部によってバレルに対して係止されているため、バレルとプランジャーとが分離することがない状態で、金型から取り出された外ばねプローブを示している。

（３）金型構造における好ましい形態
ここで上記の製造方法では、第一の金型と第二の金型とを最も近接させたときの間隙は、コイルスプリングの最大圧縮時の高さ（圧縮時高さ）に依存する（図１３参照。）。このため、この圧縮時高さが大きいコイルスプリングを使用せざるを得ない場合には、入子の厚みを薄くすることがまず考えられるが、このような対応では、入子の強度が低下し、部分閉塞工程において開口の変形が不十分となることが懸念される。そこで、図１５に示されるように、第一の金型が、その第二の金型に対向する側の面におけるテーパー部に、コイルスプリングを収容する円環状の凹部を備えるようにすることが好ましい。このようにすれば、閉塞工程ではこの円環状凹部にコイルスプリングが収容されるため、入子の厚みを減少させる必要がなくなる。

この円環状凹部は、図１５のように不完全な凹部であってテーパーの一部が切り欠かれた構造であってもよいし、図１６のように、テーパーに対して完全な凹部が形成されていてもよい。ただし、図１６の構造の場合には、組み上げ工程において入子の開放に先立って第一の金型と第二の金型を主軸方向に離間させる動作が必要となる。この動作を最小にするために予めコイルスプリングを圧縮状態で固定させて置けばよい。そのための具体的な手法として、コイルスプリングを糸で縛ったり、圧縮状態で接着したりすることが挙げられる。

本発明の一実施形態に係る異方性導電部材の構造を概念的に示す部分断面図である。図１の異方性導電部材の動作を概念的に示す部分断面図であり、外ばねプローブの中心軸とはんだボールの中心軸とがずれていることに基づき発生した外ばねプローブの軸倒れ方向の力を異方性導電性部材全体で吸収している状態を概念的に示している。本発明に係る外ばねプローブが取りうる変形例の一つを概念的に示す断面図である。本発明に係るバレルが取りうる構造の一例を概念的に示す部分断面図である。本発明に係るバレルが取りうる構造の他の一例を概念的に示す部分断面図である。本発明に係る第一の金型の構造を概念的に示す部分断面図である。本発明に係る第二の金型にバレル前駆体およびコイルスプリングが載置された状態、すなわち本発明の製造方法における載置工程の終了状態を概念的に示す部分断面図である。本発明に係る第二の金型が取りうる変形例の一つを用いて載置工程終了状態を概念的に示す部分断面図である。本発明に係る第二の金型が取りうる変形例の他の一つを用いて載置工程終了状態を概念的に示す部分断面図である。本発明に係る製造方法における保持工程の動作を概念的に示す部分断面図である。本発明に係る製造方法における保持工程が終了した状態を概念的に示す部分断面図である。本発明に係る製造方法における挿入工程の動作を概念的に示す部分断面図である。本発明に係る製造方法における閉塞工程が終了した状態を概念的に示す部分断面図である。本発明に係る製造方法における取出し工程の動作を概念的に示す部分断面図（左図）および取出し工程が終了して取り出された本発明に係る外ばねプローブを概念的に示す断面図である。本発明に係る金型が取りうる変形例の一つを用いて閉塞工程が終了した状態を概念的に示す部分断面図である。本発明に係る金型が取りうる変形例の他の一つを用いて閉塞工程が終了した状態を概念的に示す部分断面図である。従来技術に係る外ばねプローブがソケット内に配置された状態を概念的に示す部分断面図である。従来技術に係る外ばねプローブの構造およびその機能を概念的に示す部分断面図である。

Claims

はんだボールと接触するための導電性のプランジャー、当該プランジャーが部分的に摺動可能に挿入され測定用基板と接触するための導電性のバレル、および当該プランジャーとバレルとの間でこれらが離間するように付勢されて配置されるコイルスプリングからなる外ばねプローブを、対向配置される第一の金型および第二の金型を用いて製造する製造方法であって、
前記外ばねプローブのプランジャーは、柱状の支持部と、当該支持部の一方の端部の外側面から突出し前記プランジャーの最大外径をなす板状のプランジャー突出部と、当該プランジャー突出部の前記支持部と反対側に形成されはんだボールと接触するための接触部と、前記支持部の他方の端部に形成され外径が前記支持部の外径よりも大きな柱状の摺動部とを備え、各部は同一軸上に形成され、
前記外ばねプローブのバレルは、少なくとも1つの開口を持つ中空部を有する筒状であって、その開口から前記プランジャーの摺動部が当該中空部の内側面を摺動面とするように挿入された筒体部と、当該筒体部の開口縁に延接されて前記開口を部分的に閉塞し、挿入された前記摺動部が前記中空部から分離することを防ぐ部分閉塞部と、当該筒体部の測定用基板に対向する側の端部に形成され測定用基板と接触するためのバレル底部と、当該バレル底部の外側面から突出し、その突出外径がバレルの最大外径をなすバレル突出部とを備え、
前記外ばねプローブのコイルスプリングは、前記プランジャー突出部と前記バレル突出部との間に前記支持部および前記筒体部を内包するように配置され、
前記第一の金型は、前記第二の金型に対する近接・離間移動の方向である主軸方向と垂直な方向に開閉動作可能な第一の入子と第二の入子とを備え、当該第一および第二の入子は、その合わせ面を閉じることで形成され、前記支持部の外径よりも大きく前記筒体部の外径よりも小さな内径を有する貫通孔と、当該貫通孔の前記第二の金型に対向する側の開口部に前記筒体部の外径よりも大きな開口端径を有するテーパー部とを備え、前記貫通孔の内側面の前記主軸方向の長さが前記支持部の前記主軸方向の長さよりも短くなるように前記テーパー部の前記貫通孔内の端部は形成され、
前記第二の金型は、前記第一の金型に対向する側の面の前記貫通孔に対向部分に、前記バレルの部分閉塞部が前記開口を閉塞せず前記筒体部の内側面の内径と前記バレルの開口端部径とが同一となっている以外は前記バレルと同一の構造を有するバレル前駆体の載置するための、前記バレル底部に対応する形状の凹部を備え、
前記第一および第二の金型を離間させた状態で、そのバレル突出部上に前記コイルスプリングが載置された前記バレル前駆体を、前記第二の金型の凹部内に前記バレル前駆体のバレル底部が配置されるように、前記第二の金型上に載せ置く載置工程と、
前記支持部の少なくとも一部が前記第一および第二の入子の間にあるように前記プランジャーを配置し、前記第一および第二の入子を閉じて前記支持部の少なくとも一部を前記貫通孔内に収容し、前記第二の金型に対向する側と反対側の面側の前記貫通孔の開口周縁部上に前記プランジャー突出部を載置することで、前記プランジャーを前記バレル前駆体の上方に保持する保持工程と、
前記第一および第二の金型を主軸方向に近接させて、前記摺動部を前記筒体部の中空部に挿入する挿入工程と、
前記第一および第二の金型を主軸方向にさらに近接するように加圧して、前記バレル前駆体の開口端部と前記第一の金型のテーパー部とを接触させて、当該テーパー部の形状に合わせて前記開口端部を変形させて開口を部分的に閉塞して前記部分閉塞部を形成することで前記バレル前駆体を前記バレルとする閉塞工程と、
前記第一および第二の入子を離間させて、前記プランジャー、バレル、およびコイルスプリングからなる外ばねプローブを前記金型から取り出す取出し工程とを備える
ことを特徴とする外ばねプローブの製造方法。
前記第一の金型は、その前記第二の金型に対向する側の面における前記テーパー部に、前記コイルスプリングを収容する円環状の凹部を備え、前記閉塞工程では当該円環状凹部に前記コイルスプリングが収容される請求項１記載の外ばねプローブの製造方法。
前記第二の金型には吸気孔が設けられ、当該吸気孔を塞ぐように載置された前記バレル前駆体は、当該吸気孔からの気体吸引によって当該第二の金型に対して固定される請求項１または２に記載の外ばねプローブの製造方法。
はんだボールと接触するための導電性のプランジャー、当該プランジャーが部分的に摺動可能に挿入され測定用基板と接触するための導電性のバレル、および当該プランジャーとバレルとの間でこれらが離間するように付勢されて配置されるコイルスプリングからなる外ばねプローブの請求項１から３に記載される製造方法を行うための金型であって、
主軸方向に対向配置される第一の金型および第二の金型からなり、
前記第一の金型は、前記主軸方向と垂直な方向に開閉動作可能な第一の入子と第二の入子とを備え、当該第一および第二の入子は、その合わせ面を閉じることで形成され、前記プランジャーにおける外径がもっとも小さく前記バレルに部分的に挿入可能とされる支持部の外径よりも大きく、前記バレルにおける前記プランジャーの一部が挿入される部位である筒体部の外径よりも小さな内径を有する貫通孔と、当該貫通孔の前記第二の金型に対向する側の開口部に前記筒体部の外径よりも大きな開口端径を有するテーパー部とを備え、前記貫通孔の内側面の前記主軸方向の長さが前記支持部の前記主軸方向の長さよりも短くなるように前記テーパー部の前記貫通孔内の端部は形成され、
前記第二の金型は、前記第一の金型に対向する側の面の前記貫通孔に対向部分に、外ばねプローブを構成するバレルが測定用基板と接触するための部位であるバレル底部に対応する形状の凹部を備える
ことを特徴とする金型。